攪拌站固廢復合摻合料在預拌混凝土中的應用研究

（中鐵十六局集團北京軌道交通工程建設有限公司，北京 101100）

1 攪拌站固廢復合摻合料

混凝土攪拌站在生產混凝土的過程中，通常會產生較多的固廢，較為常見的有混凝土壓碎石塊、沉淀池內廢渣等，這類固廢處理起來具有一定難度。為了降低混凝土生產過程中水泥的用量，可以將攪拌站固廢和工業廢渣以一定的比例混合配置混凝土用復合摻合料，有效實現發展循環經濟的目的。在配置混凝土的過程中，大部分未經過水化作用的水泥只具有一定的填充作用，只有少部分的水泥經過水化作用會生成一定數量的硬化產物，因此在混凝土膠體結構中包含數量較多的未水化顆粒，這也正是攪拌站固廢中的水泥大多為沒有充分經過水化作用的水泥的原因[1]。應用粉磨設備研磨固廢，將其研磨至一定級配的顆粒，生成固廢復合摻合料，這個過程很好地實現了未水化的水泥顆粒的循環應用。

2 試驗用原材料及檢測結果

2.1 水泥

應用到的水泥為P·O42.5R水泥，完成配置的28d，該水泥的抗折強度和抗壓強度分別達到7.9MPa、47.5MPa。經過測試，水泥的初凝時間和終凝時間分別為1h59min、3h50min。

2.2 細骨料

細骨料細度模數2.7，級配合格，經過檢測，細骨料中的含泥量和泥塊含量分別為2.8%、0.7%。

2.3 粗骨料

卵石級配合格，直徑在5～40mm范圍內，其含泥量和泥塊含量分別為1%、0.5%。花崗巖碎石，二級配，將其配置為連續粒級，級配合格，含泥量和泥塊含量均為0，壓碎指標10%。

2.4 粉煤灰

粉煤灰為Ⅰ級粉煤灰，燒失量1.2%。

2.5 磨細礦渣粉

流動度比91%，含水量0.02%，符合國家相關標準。

2.6 泵送劑

泵送劑狀態為液體，經檢測證明其符合國家規定的一等品標準。

3 試驗方案及混凝土配合比

應用試驗分別對9個混凝土配合比進行試驗，所得的試驗結果如表1所示。

表1 復摻粉煤灰和礦渣粉試驗結果

通過對表1數據進行分析，可以得出以下結果：

1）混凝土經過7d養護以及28d養護后的強度分別達到設計強度的60%～94%和110%～140%。經過試驗觀察發現，混凝土具有較好的保水性、和易性以及粘聚性。

2）和C25以下強度等級的混凝土相比，C30～C45混凝土的固廢復合摻合料效果更好，之所以出現這樣的情況，主要是等級相對較高的混凝土中應用了數量較多的混凝土膠凝材料。

3）不管是粉煤灰還是礦渣粉，都具有一定的減水作用，因此，和設計用水量相比，實際用水量會有所降低。但是隨著摻合料細度的增加，混凝土單位用水量也會發生一定程度的變化，通常來說，細度越細，減水量會越多。

4）試驗證明，混凝土中摻入適量的復合摻合料后，其和易性、可泵性都得到了明顯的提升。這表明，為了確保混凝土具有更好的和易性和可泵性，必須保證混凝土中具有足量的水泥砂漿。只有這樣，在泵送混凝土的過程中，才不會出現離析、堵泵、堵管等現象，進一步保證了混凝土的強度。

4 固廢復合摻合料對混凝土性能的影響分析

4.1 固廢復合摻合料對混凝土和易性的影響

試驗顯示，在混凝土中，如果固廢摻合料在0～80kg/m3之間，那么隨著摻合料數量的增加，混凝土的擴展度明顯增加，這表明固廢摻合料的摻入量對混凝土的流動度會產生較大的影響。之所以會產生這種現象，主要是因為如果水灰比相同，為了促進固廢摻合料充分水化，必須增加實際用水量，提高了混凝土的流動性[2]。另外，經過粉磨的固廢復合粉細度較高，在機械攪拌的作用下，很容易被分散到水泥顆粒之間，極大程度地改善了顆粒堆積的現象，改善了混凝土的和易性。

4.2 固廢復合摻合料對混凝土力學性能的影響

試驗得知，如果粉煤灰的替代比率為0.6，在混凝土的流動性得到明顯提高的同時，混凝土的抗壓強度也會得到明顯改善。之所以會出現這種現象，主要是因為將經過粉磨的固廢混合料加入混凝土中促進了顆粒分布更加均勻，同時有效增大了混合體系的堆積密實度，極大程度地改善了硬化后的混凝土孔結構，這對于增強混凝土的力學強度以及流動度具有十分重要的意義。

4.3 固廢復合摻合料對混凝土耐久性的影響

鋼筋銹蝕、凍融破壞、碳化以及化學侵蝕均為混凝土較為常見的耐久性劣化形式，而產生這類形狀變化的主要原因大多是氣體、有害物質或者水直接進入混凝土的內部，使得混凝土的密實性受到較大程度的影響。如果將適量的固廢摻合料加入混凝土中，會有效降低混凝土的碳化深度，這個現象在C30混凝土更加明顯[3]。將經過粉磨的固廢混合料加入混凝土后，混凝土集料的截面結構以及孔結構都得到了有效改善，加之孔隙減小，這些小粒徑的固廢混合料經過水化作用后會填充混凝土的整個體系結構，使得混凝土結構的密實性得到提高，避免了有害物質的侵入，繼而改善混凝土的耐久性。

5 生產應用

1）通過試驗可以得出以下結論：C20、C25混凝土的強度基本可以達到28～30MPa、30～35MPa；C30混凝土的強度甚至可以超過40MPa。幾乎所有混凝土的強度都可以達到設計強度的1.2倍，這足以證明，在混凝土中適當地摻入固廢復合摻合料可以有效提高經濟效益。

2）固廢混合料的加入可以有效降低混凝土內部水泥發生的水化熱，因此，該技術更加適合在大體積商品混凝土中應用。

6 結語

綜上所述，固廢復合摻合料摻入技術的應用可以提高混凝土早期、后期強度，有效提高混凝土的耐久性、可泵性以及抗滲性，還可以促進攪拌站的固廢處理向著減量化、無害化以及資源化的方向發展，這不僅實現了資源的良好利用，對于有效保護環境也具有十分積極的意義。